Thiết kế cầu máng bê tông cốt thép

Bê Tông Cốt Thép
Header Page 1Đồofán126.

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

THIẾT KẾ CẦU MÁNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
A.TÀI LIỆU THIẾT KẾ.
Kênh dẫn nước đi qua vùng trũng. Sau khi so sánh các phương án thiết kế đã đi tới kết
luận cần xây dựng một cầu máng bê tông cốt thép để dẫn nước đi qua. Dựa vào địa hình, qua
tính toán thủy lực và thủy nông người ta đã xác định được kích thước và mực nước yêu cầu
trong máng như sau:
+ Chiều dài máng: L=32(m).
+ Bề rộng máng: B=2.4(m).
+Cột nước lớn nhất trong máng: Hmax =2.3(m).
Hình 1: Sơ đồ cầu máng.

3

1

2

1. Thân máng.

2. Trụ đỡ.

3. Nối tiếp.

+ Vùng xây dựng công trình có cường đô gió qg =1,2 (kN/m2), hệ số gió đẩy là kgđ= 0,8 , hệ số
gió hút là kgh=0,6
+ Cầu máng thuộc công trình cấp III

+ Dùng bê tông Mác 200, cốt thép nhóm CII.
+ Dung trọng bê tông:  b= 25(kN/m3)
+ Độ vượt cao an toàn là δ=0,5(m)
+ Tải trọng người đi: q=2(kN/m3)
+ Số nhịp cầu máng: n= 5 (nhịp)

1

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 1 of 126.


Bê Tông Cốt Thép
Header Page 2Đồofán126.

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

Hình 2: mặt cắt ngang máng.
Lề đi.
Vách máng.
Đáy máng.
Dầm đỡ dọc máng.
Khung đỡ.

B

1



1.
2.
3.
4.
5.

H

2

Tra các phụ lục trong GT bê tông cốt thép :
+ kn=1.15

3

,nc=1.0

5
2

+Rn=90(kG/cm )

4

+Rk=7,5(kG/cm2)
+R

c
k

=11.5(kG/cm2)

+ mb=1,0, ma=1.1, mb4=0,9
+ R cn =115(kG/cm2)
+ Ra= R a =2700(kG/cm2)
+ α0=0.6
+ A0=0,42
+ Ea=2,1.106 (kG/cm2)
+ Eb=2,4.105(kG/cm2)
+ n=

Ea
=8.75
Eb

+ µmin=0.1%
f
+
l

 1
 = 500 .

+ an.gh=0.2(mm)

2

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 2 of 126.


Bê Tông Cốt Thép
Header Page 3Đồofán126.

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

B. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ PHẬN CẦU MÁNG.
Tính nội lực trong các bộ phận cầu máng với các tổ hợp tải trọng: cơ bản, đặc biệt trong
thời gian thi công. Trong phạm vi đồ án này chỉ tính nội lực trong các bộ phân tổ hợp tải trọng
cơ bản.
1.LỀ NGƯỜI ĐI
1.1 Sơ đồ tính toán:
 Chọn kích thước.
Cắt 1m dài dọc máng, xem như một dầm công xôn ngàm tại vách máng.
Chọn kích thước như sau:
- Bề rộng lề đi l=80cm.
- Chiều dày lề thay đổi dần h1  8  12cm .Trong tính toán lấy chiều dày trung bình h  10cm .

80 cm
8

12
80 cm

Hình 1.1: Sơ đồ tính toán lề người đi.
1.2 Xác định tải trọng:
a) Trọng lượng bản thân ( qbt):
q cbt   b .h.1m  25.0,1.1  2, 5kN / m

b) Tải trọng người (qng):Tải trọng do người có thể lấy sơ bộ bằng 2 kN/m2

q cng  2.1m  2kN / m
 Tải trọng tính toán tổng cộng tác dụng lên lề người đi:
q tc  n bt .q bt  n ng .q ng

Trong đó: n bt  1, 05 - hệ số vượt tải của tải trọng bản thân
n ng  1, 2 - hệ số vượt tải của tải trọng người đi (TCVN 2737-1995)

 q tc  1,05.2,5  1, 2.2  5, 025kN / m

3

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 3 of 126.


Bê Tông Cốt Thép
Header Page 4Đồofán126.

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

STT

Tên tải trọng

TT tiêu chuẩn(kN/m)

TT tính toán (kN/m)

1

Trọng lượng bản thân

2.5

2.625

2

Trọng lượng người

2.0

2.4

3

Tổng

5.025

1.3 Xác định nội lực:
q = 5,025 kN/m

1,608
M kNm

4,02

-

Q kN

Hình 1.2: Biểu đồ nội lực lề người đi.

1.4 Tính toán, bố trí cốt :

RaFa

a

- Tính toán thép cho mặt cắt có mômen
lớn nhất (mặt cắt ngàm): M=1,608 kNm.

M

h0

h

- Chọn a = 2cm, h0 = h – a = 8cm.

x

Rnbx

A=

k n .n c .M
1,15.1.16080
=
= 0,032
2
1.90.100.82
m b .R n .b.h 0

Rn

A = 0,032 < A0 = 0,42  tính cốt đơn a = 1 - 1 2A = 1 - 1  2.0,032 = 0,033.
Fa =

m b .R n .b .h 0 .a
1.90.100.8.0,033
=
= 0,79 cm2 <  minbh0 = 0,001.100.8 = 0,8 cm2.
m a .R a
1,1.2700

Chọn và bố trí thép cấu tạo 58/1m (2,51 cm2) theo phương vuông góc với hướng dòng chảy.
Chọn và bố trí thép cấu tạo vuông góc với thép chịu lực 4  6/1m (1,13 cm2).
- Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q (tính với Qmax= 402 daN)
4

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 4 of 126.

Bê Tông Cốt Thép
Header Page 5Đồofán126.

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

k1.mb4Rkbh0=0,8.0,9.7,5.100.8 = 4320 daN.

(k1=0,8 đối với kết cấu dạng bản)

kn.ncQ=1,15.1.402 = 462,3 daN.
kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.bh0  không cần đặt cốt ngang.
- Bố trí thép lề người đi.

8
a=200

6
a=250

Hình 1.3: bố trí thép lề người đi.
2.VÁCH MÁNG.
2.1. Sơ đồ tính toán:
Cắt 1m dài dọc theo chiều dài máng.Vách máng được tính
toán như một dầm công xôn ngàm tại đáy máng và dầm
dọc.Sơ bộ chọn các kích thước vách máng như sau:
-

12 cm

Chiều cao vách: H v  H max    2,3  0,5  2,8m
(  : độ cao an toàn, lấy   0,5m )

-

2,8 m

Bề dày vách thay đổi dần hv  12  20cm.

20

Hình 2.1 : Sơ đồ tính toán
vách máng

2.2. Tải trọng tác dụng:
Do điều kiện làm việc của vách máng nên tải trọng tác dụng gồm:
- Mômen tập trung do người đi trên lề truyền xuống: Mng.
- Mômen do trọng lượng bản thân lề đi: Ml
5

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 5 of 126.


Bê Tông Cốt Thép
Header Page 6Đồofán126.

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

- Áp lực nước tương ứng với Hmax: qn
- Áp lực gió( gồm gió đẩy và gió hút): qg
Các tải trọng này gây căng trong và căng ngoài vách máng.
- Các tải trọng gây căng ngoài: Ml, qgđ :

M cl 

q l .L2l 2,5.0.82

 0,8kNm  M l  n l .M cl  1, 05.0,8  0,84kNm .
2
2

c
q cgd  k gd .q g .1m  0,8.1, 2.1  0,96kN / m  q gd  n g .q gd
 1,3.0, 96  1, 248kN / m .

- Các tải gây căng trong: Ml, Mng, qn, qgh :
M cl  0,8kNm ; M l  0,84kNm .
c
ng

M 

q ng .L2l
2



2.0,82

 0, 64kNm  M ng  n ng .M cng  1, 2.0, 64  0, 768kNm
2

q cgh = kgh.qg.1m = 0,6.1,2.1 = 0,72 kN/m  qgh = ng. q cgh = 1,3. 0,72 = 0,936 kN/m.
Biểu đồ áp lực nước có dạng hình tam giác:
q cn max  k d . n .H max .1  1,3.10.2,3.1  29,9kN / m  q n max  n n .q cn max  1.29,9  29,9kN / m
Trong đó : kđ là hệ số động.

Ml = 0,84 kNm

Mng = 0,768 kNm
qgh = 0,936kN/m
Mgđ = 0,84 kNm

max

H

qgđ = 1,248 kN/m

qn max = 29,9 kN/m

Hình 2.2 : Tải trọng tác dụng lên vách máng.
6

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 6 of 126.

Bê Tông Cốt Thép
Header Page 7Đồofán126.

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

2.3 Xác định nội lực.
a. Trường hợp căng ngoài :
Xét mặt cắt nguy hiểm nhất( mặt cắt ngàm)
M=M l + Mgđ
M cl  0,8kNm ; M l  0,84kNm .
c
q gd
.H v2

0,96.2,8 2
= 3,7632 kNm.
2
2
Mgđ = ng. M cgd =1,3.3,7632=4,8922 kNm.
c
gd

M =



+

 M=4,8922 - 0,84=4,0522 kNm.
4,8922

M

gđ

0,84
M

kNm

l

3,49
Q

kNm

gđ

0
Q

kN

l

kN

b. Trường hợp căng trong:

-

0,84
M

kNm
l

0,768
M kNm
ng

3,6691
M

gh

kNm

26,3618
M kNm
nmax

0
Q

l

2,621

0

kN

Q

ng

-

kN

Q

gh

kN

34,385
Q

kN

nmax

Xét mặt cắt nguy hiểm nhất( mặt cắt ngàm)
M = Ml + Mng + Mn + Mgh.
M cl  0,8kNm  M l  0,84kNm .

M cng  0,64kNm  M ng  0, 768kNm .

7

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 7 of 126.


Bê Tông Cốt Thép
Header Page 8Đồofán126.

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

q cn.max .H 2max 29,9.2,32

 26,3618 kNm.  M n  n n .M cn  1.26,3618  26,3618 kNm
6
6
c
2
q ng .H v 0,72.2,8 2
c
 1,3.28224  3, 6691 kNm.


 2,8224 kNm.  M gh  n g .M gh
2
2

M cn 
M cgh

 M= 0,84 + 0,768 + 26,3618 + 3,6691 = 31,6389 kNm.

Q=Ql + Qng + Qn+ Qgh.
Ql =0; Qng = 0.

Qn 

q max .H v 29,9.2,3

 34,385 kN.
2
2

Q gh  q gh .H v  0, 936.2,8  2, 621

 Q = Qgh + Qn = 34,385 + 2,621 = 37,01 kN
2.4 Tính toán bố trí cốt thép.
Tiết diện tính toán hình chữ nhật b =100cm, h =20 cm.
Chọn a= 2cm, h0= h – a = 18 cm.
a. Trường hợp căng ngoài ( M= 4,0522 kNm)
A=

k n .n c .M
1,15.1.4,0522.10 4
=
= 0,016.
1.90.100.182
m b .R n .b.h 02

A = 0,015 < A0 = 0,42  tính cốt đơn, a = 1 - 1  2A = 1 - 1  2.0,016 = 0,016.

Fa =

m b .R n .b .h 0 .a
1.90.100.18.0,016
=
= 0,84 cm2.
1,15.2700
m a .R a

Fa <  min bh0 = 0,001.100.18 = 1,8 cm2.

 Chọn và bố trí thép chịu lực lớp ngoài theo cấu tạo 5  8/1m (2,51 cm2) .
b. Trường hợp căng trong (M =31,6569 kNm)
A=

k n .n c .M
1,15.1.31,6569.104
=
= 0,125.
1.90.100.182
m b .R n .b.h 02

A = 0,125 < A0 = 0,42  tính cốt đơn, a = 1 - 1  2A = 1 - 1 2.0,125 = 0,134.
Fa =

m b .R n .b .h 0 .a
1.90.100.18.0,134
=
= 6,99 cm2.
m a .R a

1,15.2700

Fa >  min bh0 = 0,001.100.18 = 1,8 cm2.

 Chọn và bố trí thép chịu lực lớp trong 5  14/1m (7,69 cm2) .
8

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 8 of 126.


Bê Tông Cốt Thép
Header Page 9Đồofán126.

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

c. Tính toán và bố trí thép ngang :
Kiểm tra điều kiện cường đồ theo lực cắt Q cho trường hợp căng trong.
k1.mb4Rkbh0=0,8.0,9.7,5.100.18 = 9720 daN.

(k1=0,8 đối với kết cấu dạng bản)

kn.ncQ=1,15.1.3701 = 4256,2 daN.
kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.bh0  không cần đặt cốt ngang.

d. Bố trí cốt thép :
- Lớp trong : 5  14/1m.
- Lớp ngoài : 5  8/1m.
Dọc theo phương dòng chảy bố trí 2 lớp thép cấu tạo 4  8/1m.

14
a=200
8
a=250

8
a=200
8
a=250

2.5 Kiểm tra nứt.
Kiểm tra cho trường hợp căng trong:

M c  M cl  M cng  M cn  M cgh  0,8  0, 64  26,3618  2,8224  30, 6242 kNm.
Điều kiện để cấu kiện không bị nứt:
nc.Mc  Mn = 1. R ck .Wqđ
1 = mh. = 1.1,75 = 1,75 (mh = 1;  = 1,75)
9

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 9 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 10
Wqđ =

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

J qd
h  xn

b.h 2
100.20 2
 n.Fa .h 0  n.Fa .a 
 8,75.7,69.18  8,75.2,51.2
2
xn = 2
=
= 9,63 cm.
b.h  n (Fa  Fa )
100.20  8,75.(7,69  2,51)
Jqđ =

b.x 3n b.(h  x n ) 3

 n.Fa (h 0  x n ) 2  n.F' a .( x n  a ' ) 2
3
3
=

100.9,633 100.(20  9,63)3

 8,75.7,69(1810,1)2  8,75.2,51.(9,63 2)2
3
3

= 72933,01 cm4.
Wqđ =

72933,01
= 7033,08 cm3
20  9,63

Mn = 1,75.11,5.7033,08 = 141540,74 daNcm.
nc.Mc = 1,0.306242 = 306242 daNcm > Mn.
Kết luận: mặt cắt sát đáy máng bị nứt.
Tính toán bề rộng khe nứt.

a n  a n1  a n 2 .
Trong đó: a n1; a n 2 - Bề rộng khe nứt do tải trọng tác dụng dài hạn và ngắn hạn gây ra.

M cdh  M lc  M cn  0,8  26,3618  27,1618  kNm   271618  daNcm  .
c
M cngh  M cng  M gh
 0, 64  2,8224  3, 4624  kNm   34624  daNcm  .

Tính bề rộng khe nứt an theo công thức kinh nghiệm:
a n1  kc1h

a1  0
.7.  4  100.  . d
Ea

a n 2  kc 2 h

a 2  0
.7.  4  100.  . d
Ea

Trong đó:
- d  14mm là đường kính thanh thép
-

 0  200  kG / cm 2  đối với kết cấu nằm trong nước

-

h  1 lấy đối với thép thanh có gờ
10

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 10 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 11
-

 a1 

 a2 

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

c : Lấy bằng 1 đối với tải trọng ngắn hạn và bằng 1,3 với tải trọng dài hạn
F
15, 71
 a 
 0, 0043
bh 0 100.18
M cdh
271618

 2308,56  daN / cm 2 
Fa Z1 7, 69.15,3
M cngh
Fa Z1



34624
 294, 28  daN / cm 2  .
7, 69.15, 3

( Z1  h .h 0  0,85.18  15,3cm ; h : Tra bảng 5-1).

 a n1  1.1,3.1.

a n 2  1.1.1.

2308,56  200
.7.  4  100.0,0043 . 14  0,122  mm 

2,1.106

294, 28  200
.7.  4  100.0, 0043 . 14  0, 0042  mm 
2,1.106

Vậy: a n  0,122  0.0042  0,1262  mm   a n.gh  0, 24  mm 
Kết luận: Vậy bề rộng khe nứt đảm bảo yêu cầu thiết kết.

3. ĐÁY MÁNG.
3.1 Sơ đồ tính toán.
Cắt 1m dài vuông góc với chiều dòng chảy, đáy máng được tính như một dầm liên tục 2 nhịp có
gối đỡ là các dầm dọc.
Sơ bộ chọn kích thước đáy máng như sau:

B = 2,4 m

- Chiều dày bản đáy hđ =25 m.
- Bề rộng đáy máng B=2,4 m.

B  2h4  bd
- Chiều dài nhịp l=
2
=

2,4  2.0,2  0,3
= 1,25 m.
2

( Chọn bề rộng dầm bd = 30cm)

20

25 cm

30
l = 1,25 m

1,25 m

Hình 3.1: Sơ đồ tính toán đáy máng.

3.2 Tải trọng tác dụng :
Do điều kiện làm việc của đáy máng, tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên đáy máng bao gồm
các tải trọng sau :
- Tải trọng bản thân :
11

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 11 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 12

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

q cđ   b h đ .1  25.0, 25.1  6, 25  kN / m  ;
q đ  n đ .q cđ  1, 05.6, 25  6, 563  kN / m  .
- Tải trọng nước ứng với cột nước Hmax :

q cnmax  k đ  n H max .1  1, 3.10.2, 3.1  29,9  kN / m   q nmax  n n .q cnmax  1.29,9  29,9  kN / m 
M cnmax  26, 3618  kNm   M n max  26, 3618  kNm 
- Tải trọng nước ứng với mực nước cột nước nguy hiểm (Hngh) :
l
1, 25
H ngh  đ 
 0,88  m 
2
2

q cngh  k đ . n .H ngh .1  1,3.10.0,88.1  11, 44  kN / m   q ngh  n n .q cngh  1.11, 44  11, 44  kN / m 
M

c
ngh

k đ  n H 3ngh 1 1,3.10.0.883.1


 1, 48  kNm   M ngh  n n .M cngh  1.1, 48  1, 48  kNm 
6
6

- Tải trọng gió :
Theo kết quả tính toán ở mục 2.3,ta có:

M cgđ  3, 7632  kNm   M gđ  4,8922  kNm 
M cgh  2,8224  kNm   M gh  3, 6691 kNm 
- Tải trọng do người đi :
Theo kết quả tính toán ở mục 2.3 ,ta có:
M cng  0, 64  kNm   M ng  0, 768  kNm 

3.3 Xác định nội lực.
Tra các phụ lục 18,21 trong giáo trình kết cấu bê tông cốt thép, vẽ biểu đồ nội lực ứng với từng
tải trọng tác dụng lên đáy máng, sau đo tổ hợp lại thành các trường hợp tải trọng bất lợi nhất cho
ba mặt cắt cần tính toán và bố trí thép.
12

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 12 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 13

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

a. Nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và tải trọng do trọng lượng bản thân lề truyền xuống (
qđ, Ml)

q =6,563 kN/m
Ml=0,84 kNm

-0.840
0.230
-0.024
-0.381

0.431
0.382

1.5

M

1.75

2

1.75

Q

2

- 4.084

1.5

-3.264

1.25

-2.444

1

1.25

-0.803
-1.623

0.75

- 4.119

0.5

-0.398
-0.037
0.221
0.377

1

4.119

0.75

1.623
0.803

2.444

0.25

0.5

-0.017
-0.838
-1.658
-2.479
- 3.299

0

0.25

3.264

4.084

0

3.299
2.479
1.658
0.838
0.017

-0.024
0.230
0.382
0.431

0.377
0.221
-0.037
-0.398

-0.381

-0.862

-0.840

Ml=0,84 kNm

Số liệu lấy trong bảng tra 1 trang 35.
13

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 13 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 14

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

b.Nội lực do áp lực nước ứng với cột nước Hmax (qn max, Mn max).

q =29,9 kN/m

1.25

-26.362

-15.884
-20.889

7.341
6.073
4.338
2.136
-0.534
-3.671
-7.274
-11.345
1

M

1.5

1.75

2

8.275

0.75

23.225
19.487
15.750
12.012

0.5

30.700
26.962

45.650

0.25

41.912
38.175
34.437

0

Mmax=26,3618 kNm

-26.362
-20.889
-15.884
-11.345
-7.274
-3.671
-0.534

2.136
4.338
6.073

Mmax=26,3618 kNm

Q
0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

-8.275
-12.012
-15.750
-19.487
-23.225
-26.962
-30.700

-34.437
-38.175
- 41.912
- 45.650

0

Số liệu lấy trong bảng tra 2 trang 36.
14

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 14 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 15

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

c. Nội lực do áp lực ứng với Hngh (qngh, Mngh) :

qngh= 11,44 kN/m

-1.480
0.387
0.656
0.747

0.659
1.5

0.393
-0.053
-0.677

-0.689
-0.062
1.25

1.75

M
2

5.732
4.302
2.871
1.441
0.011

1

7.162

0.75

Mngh= 1,48 kNm

-1.494

0.387
-0.062
-0.689

0.5

1.418
-0.011

0.25

7.139
5.709
4.279
2.849

0

0.393
0.659
0.747
0.656

-0.677
-0.053

-1.480

Mngh= 1,48 kNm

Q
2

-7.139

1.75

-5.709

1.5

-2.849
-4.279

1.25

-1.418

1

-7.162

0.75

-4.302
-5.732

0.5

-1.441

0.25

-2.871

0

Số liệu lấy trong bảng tra 3 trang 37.
15

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 15 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 16

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

d.Nội lực do tải trọng người đi lề trái ( Mng) :

-0.768
-0.672
-0.576
-0.480

-0.384
-0.288
-0.192
-0.096
0.000
0.096
0.192
0.173
0.154
0.134
0.115
0.096
0.077
0.058
0.038
0.019
0.000

Mng =0,768 kNm

0

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

M

0.768

0

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

Q

-0.154

Số liệu lấy trong bảng tra 4 trang 38.

16

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 16 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 17

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

e. Nội lực do tải trọng người đi lề bên phải ( Mng) :

0.75

1

1.25

1.5

1.75

M

2

0.173
0.192
0.096

0.5

0.077
0.096
0.115
0.134
0.154

0.25

0.000
0.019
0.038
0.058

0

0.000
-0.096
-0.192

-0.288
-0.384
-0.480
-0.576
-0.672
-0.768

Mng=0,768kNm

0.154
0

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

Q
-0.768

Số liệu lấy trong bảng tra 5 trang 39.

17

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 17 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 18

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

f. Nội lực do áp lực gió thổi từ trái sang phải( Mgđ, Mgh).

Hướng gió

0.5

0.75

0

0.25

1

- 0.978
-1.315
-1.651
-1.987
- 2.324
- 2.660
-2.996
-3.333
- 3.669
1.25

1.5

1.75

M

2

1.773
1.254
0.734
0.214

0.25

4.892
4.372
3.853

3.333
2.813
2.293

0

- 0.642

Mgh= 3,6691 kNm

- 0.306

Mgđ = 4,8922 kNm

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

Q
-2.691

- 4.158

Số liệu lấy trong bảng tra 6 trang 40.
18

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 18 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 19

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

g. Nội lực do áp lực gió thổi từ phải sang trái ( Mgđ, Mgh) :

Hướng gió

-1.535
-1.223
-0.910
-0.597

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

M
1.649
2.132
2.616
3.099
3.582
4.066
4.549

0.25

0.199
0.682
1.166

0

-0.284

Mgđ= 4,892 kNm

-3.099
-2.786
-2.474
-2.161
-1.848

-3.412

Mgh= 3,6691 kNm

2.929
1.896

Q
0

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

Số liệu lấy trong bảng tra 7 trang 41.
19

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 19 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 20

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

Các trường hợp tải trọng gây ra nội lực bất lợi nhất tại ba mặt cắt cần tình toán bao gồm :
1. Trường hợp gây mômen căng trên lớn nhất tại mặt cắt sát vách :
Dẫn nước trong máng với chiều cao Hmax, người đi lề bên trái hoặc cả 2 bên và có gió thổi từ
phải sang trái :
M1= MI + MII + MIV + MVII = 0,84 + 26,3618 + 0,768 + 3,6691 = 31,6389 kNm.
2. Trường hợp gây mômen căng dưới lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:
Dẫn nước trong máng với chiều cao Hngh, có người đi trên lề phải và có gió thổi từ trái sang
phải.
M2 = MI + MIII + MV + MVI = 0,747 + 0,431 + 0,096 + 2,293 = 3,567 kNm.
3. Trường hợp gây mômen căng trên lớn nhất tại mặt cắt trên gối giữa :
Dẫn nước trong máng với chiều cao Hngh, không có người đi trên lề và cso gió thổi từ phải sang
trái hoặc ngược lại.

M3= MI + MIII + MVI =0,862 + 1,494 + 0,306 =2,662 kNm.
3.4 Tính toán bố trí cốt thép đáy máng:
a. Tính toán cốt thép dọc chịu lực :
1. . Trường hợp gây mômen căng trên lớn nhất tại mặt cắt sát vách :
Tiết diện tính toán hình chữ nhật b =100cm, h =25 cm.
Chọn a= 3 cm, h0= h – a = 22 cm.

A=

k n .n c .M
1,15.1.316389

 0,084  a = 1 - 1 2A = 1 - 1 2.0,084 = 0,088.
2
m b .R n .b.h 0 1.90.100.22 2

A = 0,088 < A0 = 0,42  Tính cốt đơn
Fa 

m b .R n .b.h 0 .a 1.90.100.22.0,088

 5,612cm 2
m a .R a
1,15.2700

Chọn Fa =5  12 (5,65 cm2).
2. Trường hợp gây mômen căng dưới lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:
Tiết diện tính toán hình chữ nhật b =100cm, h =25 cm.
Chọn a= 3 cm, h0= h – a = 22 cm.

A=

k n .n c .M
1,15.1.35670

 0,0094  a = 1 - 1 2A = 1 - 1 2.0,0094 = 0,0094.
2
m b .R n .b.h 0 1.90.100.22 2
20

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 20 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 21

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

A = 0,0094 < A0 = 0,42  Tính cốt đơn
Fa 

m b .R n .b.h 0 .a 1.90.100.22.0,0094

 0,6cm 2
m a .R a
1,15.2700

Chọn Fa =5  10 (3,93 cm2).
3. Trường hợp gây mômen căng trên lớn nhất tại mặt cắt trên gối giữa :
Tiết diện tính toán hình chữ nhật b =100cm, h =25 cm.
Chọn a= 3 cm, h0= h – a = 22 cm.

A=

k n .n c .M
1,15.1.26620

 0,007  a = 1 - 1 2A = 1 - 1  2.0,007 = 0,007.
2
m b .R n .b.h 0 1.90.100.22 2

A = 0,0094 < A0 = 0,42  Tính cốt đơn
Fa 

m b .R n .b.h 0 .a 1.90.100.22.0,007

 0,45cm 2
m a .R a
1,15.2700

Chọn Fa =5  12(5,65 cm2).
b. Tính toán cốt ngang :
Kiểm tra cường độ trên mặt cắt nghiêng tại mặt cắt sát vách máng trong trường hợp máng dẫn
nước với mực nước Hmax, người đi trên cả hai bên lề và gió từ phải sang trái.
Q= QI + QII + QIV + QV + QVII = 2,691 + 0,154 + 0,768 + 45,650 + 4,084 = 53,35 kN.
k1.mb4Rkbh0=0,8.0,9.7,5.100.22 = 11880 daN.

(k1=0,8 đối với kết cấu dạng bản)

kn.ncQ=1,15.1.5335 = 6135,3 daN.
kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.bh0  không cần đặt cốt ngang
c. Bố trí cốt thép đáy máng.
Lớp trên: 5  12/1m.
Lớp dưới: 5  10/1m.
Dọc theo chiều dọc chảy bố trí thép cấu tạo 5  8/1m dài.

21

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 21 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 22

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

20

12

8

20

a=200

12
20

20

a=250

12
8

10
a=200

12

a=250

20

20

Hình 3.2: Bố trí cốt thép đáy máng và dầm đỡ.
3.5. Kiểm tra nứt.
Kiểm tra nứt tai 2 mặt cắt: mặt cắt sát vách và giữa nhịp.
Điều kiện để cấu kiện không bị nứt: nc.Mc  Mn = 1.Rkc.Wqđ.
1 = mh. = 1.1,75 = 1,75 (mh = 1;  = 1,75)

Wqđ =

J qd
h  xn

a. Đối với mặt cắt sát vách máng.

M c = 30,6242 kNm. Tiết diện chữ nhật : b=100cm, h= 25cm, a=a’=3 cm, h0= 22cm, Fa = 5,65
cm2, Fa   3,93cm2 .
b.h 2
100.25 2
 n.Fa .h 0  n.Fa .a 
 8,75.5,65.22  8,75.3,93.3
2
xn = 2
=
= 12,6 cm.
b.h  n (Fa  Fa )
100.25  8,75.(5,65  3,93)
Jqđ =

b.x 3n b.(h  x n ) 3

 n.Fa (h 0  x n ) 2  n.F' a .( x n  a ' ) 2
3
3
=

100.12,563 100.(2512,6)3


 8,75.5,65.(22 12,6)2  8,75.3,93.(12,6  3)2
3
3

= 137770,78 cm4.
Wqđ =

137770,78
= 11110,55 cm3
25  12,6

Mn = 1,75.11,5.11110,55 = 223599,76 daNcm.
nc.Mc = 1,0.306242 = 306242 daNcm > Mn.
Kết luận: mặt cắt sát đáy máng bị nứt.

22

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 22 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 23

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

Tính toán bề rộng khe nứt :

a n  a n1  a n 2 .
Trong đó: a n1; a n 2 - Bề rộng khe nứt do tải trọng tác dụng dài hạn và ngắn hạn gây ra.

M cdh  M lc  M cn  0,8  26,3618  27,1618  kNm   271618  daNcm  .
c
M cngh  M cng  M gh
 0, 64  2,8224  3, 4624  kNm   34624  daNcm  .

Tính bề rộng khe nứt an theo công thức kinh nghiệm:
a n1  kc1h

a1  0
.7.  4  100.  . d
Ea

a n 2  kc 2 h

a 2  0
.7.  4  100.  . d
Ea

Trong đó:
- d  20mm là đường kính thanh thép
-

 0  200  kG / cm 2  đối với kết cấu nằm trong nước

-

h  1 lấy đối với thép thanh có gờ
c : Lấy bằng 1 đối với tải trọng ngắn hạn và bằng 1,3 với tải trọng dài hạn
F
5, 65
 a 
 0, 0026
bh 0 100.22

-

 a1 

 a2 

M cdh
271618

 2570,80  daN / cm 2 
Fa Z1 5,65.18, 7
M cngh
Fa Z1



34624
 327, 71 daN / cm 2  .
5, 65.18, 7

( Z1  h.h 0  0,85.22  18,7cm ; h : Tra bảng 5-1).

 a n1  1.1,3.1.

a n 2  1.1.1.

2570,80  200
.7.  4  100.0,0026  . 12  0,133  mm 
2,1.106

327, 71  200
.7.  4  100.0, 0026  . 12  0, 006  mm 
2,1.106

Vậy: a n  0,133  0.006  0,139  mm   a n.gh  0, 24  mm 
Kết luận: Vậy bề rộng khe nứt đảm bảo yêu cầu thiết kết.

23

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 23 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 24

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

b. Đối với mặt cắt giữa nhịp :

M c = 3,001 kNm. Tiết diện chữ nhật : b=100cm, h= 25cm, a=a’=3 cm, h0= 22cm, Fa = 5,65 cm2,
Fa   3,93cm 2 .
b.h 2
100.25 2
 n.Fa .h 0  n.Fa .a 
 8,75.5,65.22  8,75.3,93.3
2
xn = 2
=
= 12,6 cm.
b.h  n (Fa  Fa )
100.25  8,75.(5,65  3,93)
Jqđ =

b.x 3n b.(h  x n ) 3

 n.Fa (h 0  x n ) 2  n.F' a .( x n  a ' ) 2
3
3
=

100.12,563 100.(2512,6)3

 8,75.5,65(22 12,6)2  8,75.3,93.(12,6  3)2
3
3

= 137770,78 cm4.
Wqđ =

137770,78
= 11110,55 cm3
25  12,6

Mn = 1,75.11,5.11110,55 = 223599,76 daNcm.
nc.Mc = 1,0.30010 = 30010 daNcm < Mn.
Kết luận: mặt cắt giữa nhịp không bị nứt.
4. DẦM ĐỠ GIỮA.
4.1 Sơ đồ tính toán.
Đáy máng bố trí 3 dầm( 2 dầm bên ,1 dầm giữa). Hai dầm bên chịu tải trọng từ vách máng và
phần lề người đi truyền xuống nhưng chịu tải trọng nước và tải trọng bản thân ít hơn dầm giữa.
Tính toán dầm giữa, 2 dầm bên bố trí thép tương tự.
Tách dầm giữa bằng 2 mặt cắt dọc máng. Tiết diện dầm chữ T. Sơ đồ tính là dầm liên tục 5 nhịp
có các gối tựa là các trụ đỡ.
Chiều dài nhịp lnhịp =

L 32

 6, 4m.
5 5

B=2,4 m
1,2 m

Chon kích thước dầm.
- Chiều cao dầm: hd = 80cm.
- Bề rộng sườn: b =30 cm.
- Bề rộng cánh :

B 2, 4

 1, 2m.
2
2

24

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 24 of 126.


Đồ of
án126.
Bê Tông Cốt Thép
Header Page 25

GVHD: Vũ Thị Thu Thủy.

q = qd + qn
6,4 m

6,4 m

6,4 m

6,4 m

6,4 m

Hình 4.1: Sơ đồ tính toán dầm đỡ giữa.
4.2 Tải trọng tác dụng.
Do điều kiện làm việc của dầm đỡ giữa, tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên dầm bao gồm các
tải trọng sau:
1. Tải trọng bản thân của dầm:

q cd   b Fd .1  25.  0,8.0,3  0,9.0, 25  .1  11, 63  kN / m 
q d  n d .q cd  1, 05.11, 63  12, 21 kN / m 
2. Áp lực nước ứng với cột nước Hmax:
B
q cn  k đ  n H max  1,3.10.1, 2.2,3  35,88  kN / m 
2

q n  n n q cn  1.35,88  35,88  kN / m 
Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tổng cộng:
qc = q cd  q cn = 11,63 + 35,88 = 47,51 kN/m.
q = qd + qn = 12,21 + 35,88 = 48,09 kN/m.

0

0.5

1

1.5

2

-207.42

-157.38

-157.38

-207.42

4.3 Xác định nội lực.

2.5

3

3.5

4

4.5

5

153.44

64.81

90.81

64.80

153.44

M

25

SV: Lại Minh Thành Lớp 53CDC2

Footer Page 25 of 126.